KR20180023673A

KR20180023673A - 터치 패널

Info

Publication number: KR20180023673A
Application number: KR1020160109394A
Authority: KR
Inventors: 이상영; 김갑영
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2016-08-26
Filing date: 2016-08-26
Publication date: 2018-03-07

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널은 제 1 기재; 상기 제 1 기재의 일면에 배치되는 제 1 전극; 상기 제 1 기재 상에 배치되는 탄성층; 상기 탄성층 상에 배치되는 제 2 기재; 상기 제 2 기재의 일면에 배치되는 제 2 전극; 상기 제 2 기재의 상에 배치되는 제 3 기재; 및 상기 제 3 기재의 일면에 배치되는 제 3 전극;을 포함하고, 상기 제 1 전극, 상기 제 2 전극 및 상기 제 3 전극은 구동부에 의해 제어되며, 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극은 상기 구동부에 의해 시분할되어 반복하여 교대로 구동될 수 있다.

Description

터치 패널{TOUCH PANEL}

본 발명은 터치 패널에 관한 것으로, 보다 상세하게는 터치 및 압력을 감지하는 터치 패널에 관한 것이다.

일반적으로 터치 패널(또는 터치 스크린)는 손으로 접촉(touch)하면 그 위치를 입력받도록 하는 특수한 입력 장치를 장착한 화면으로서, 키보드를 사용하지 않고 화면(스크린)에 나타난 문자나 특정 위치에 사람의 손 또는 물체가 닿으면, 그 위치를 파악하여 저장된 소프트웨어에 의해 특정 처리를 할 수 있도록 화면에서 직접 입력 자료를 받을 수 있게 한 화면을 말한다.

이러한 터치 패널은 내비게이션, 산업용 단말기, 노트북 컴퓨터, 금융 자동화기기, 게임기 등의 각종 모니터로부터, 휴대전화기, 엠피쓰리, PDA, PMP, PSP, 휴대용 게임기, DMB 수신기 등 각종 휴대용 단말기는 물론, 냉장고, 전자레인지, 세탁기와 같은 각종 가전제품에 이르기까지 다양한 전기전자장치의 입력장치로 널리 사용되고 있다.

최근 급격히 보급되고 있는 스마트 폰 등의 모바일 기기는 대부분 터치 센서를 적용하여 다양한 기능을 구현하고 있다. 터치 센서에서 터치를 인식하는 방식은 크게 저항 막 방식과 정전용량 방식으로 나뉠 수 있다. 2008년도까지는 저항 막 방식이 경제적인 측면에서 저렴하기 때문에 널리 사용되어 왔으나, 최근에는 거의 모든 기기에서 내구성이 우수하고 화면이 선명하며 멀티 터치가 가능한 정전용량 방식으로 교체되었다.

정전용량 방식의 터치스크린 패널은, 사람의 몸에 있는 정전용량을 이용하는 방식으로, 교류 전압을 이용하여 사람의 정전용량에 의해 일어나는 저항과 전류의 변화를 측정하여 터치를 인식하는 방식과, 커패시터의 충전되는 양을 비교하여 터치 유무를 판단하는 방식으로 나눌 수 있다. 이와 같은 정전용량 방식의 터치스크린 패널은, 필름을 사용하는 저항 막 방식에 비해 내구성이 탁월하여 수분이나 작은 손상에도 동작에 지장이 없다. 또한 터치의 정확도가 비교적 높고, 광학적 특성이 우수하여 화면이 선명하다. 특히, 정전용량의 충전 방식을 이용하는 터치스크린 패널은 다중 포인트의 인식이 가능하고 소형으로 제작이 가능하여 모바일 스마트 기기에 많이 사용되고 있다.

그러나 현재까지의 터치 센싱 기능을 갖는 터치스크린 패널은 터치 센싱의 방식에서 주요 목적인 터치 위치를 감지하는 기능 외의 다른 기능은 지원하고 있지 못한 실정이다. 최근에는 단순한 터치 위치 인식이 아닌 압력센싱 등의 추가적인 기능의 구현을 위한 연구가 다양한 방안으로 진행되고 있으나, 터치스크린 패널에서 압력센싱을 구현하기 위해서는 별도의 압력 센서를 터치스크린 패널 상에 별도 구비해야 하므로 제조비용이 증가하거나 구조의 변경으로 기본 터치 센서는 문제점이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 터치와 압력을 동시에 감지할 수 있는 터치 패널을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널은 제 1 기재; 상기 제 1 기재의 일면에 배치되는 제 1 전극; 상기 제 1 기재 상에 배치되는 탄성층; 상기 탄성층 상에 배치되는 제 2 기재; 상기 제 2 기재의 일면에 배치되는 제 2 전극; 및 상기 제 2 기재의 일면과 반대되는 타면에 배치되는 제 3 전극;을 포함하고, 상기 제 1 전극, 상기 제 2 전극 및 상기 제 3 전극은 구동부에 의해 제어되며, 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극은 상기 구동부에 의해 시분할되어 반복하여 교대로 구동될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널에서, 상기 제1 전극 및 제2 전극은 수신 전극이고, 상기 제3 전극은 송신 전극일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널에서, 상기 제1 전극의 선폭은 상기 제2 전극의 선폭보다 넓게 배치될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널에서, 상기 구동부는 상기 제1전극과 제3전극 사이의 정전용량 변화량을 산출하여 터치 패널에 가해지는 압력의 세기를 감지할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널에서, 상기 구동부는 상기 제2 전극과 제3전극의 사이의 정전용량 변화량을 산출하여 터치 패널의 터치되는 위치를 감지할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널에서, 상기 구동부는 상기 제1 전극과 제3 전극 사이의 정전용량 변화량과 상기 제2 전극과 제3 전극 사이의 정전용량 용량 변화량의 차이값을 산출하여 상기 터치 패널에 가해지는 압력을 감지할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널에서, 상기 구동부는 상기 제1 전극과 제2 전극을 4ms 내지 12.7ms 간격으로 구동할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널에서, 상기 구동부는 상기 제1 전극을 제1 구간 동안 구동하고, 상기 제2 전극을 제2 구간 동안 구동하고, 상기 제1 구간 동안에는 상기 제2 전극이 구동되지 않도록 하고, 상기 제2 구간 동안에는 상기 제1 전극이 구동되지 않도록 할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널에서, 상기 제1 기재는 터치 패널의 최상부에 배치되는 터치 윈도우이고, 상기 제1 전극은 제1 기재의 하면에 배치될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널에서, 상기 제3 기재는 상기 터치 패널을 감싸는 프레임일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널에서, 상기 제2 전극은 상기 제1 전극과 나란하고, 상기 제3 전극은 상기 제1 전극과 교차할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 터치 패널에 가해지는 압력 및 터치되는 위치를 동시에 감지할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 터치 패널에 가해지는 압력을 보다 정확하게 감지할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 압력 감지 전극과 위치 감지 전극 사이의 간섭 현상을 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A'를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시에에 따른 터치 패널의 분해 사시도이다.
도 4는 도 3의 B-B'를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널의 블럭도를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널의 시분할 구동 구간을 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널의 압력 및 터치 감도를 나타낸 그래프이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 “상/위(on)”에 또는 “하/아래(under)”에 형성된다는 기재는, 직접(directly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다. 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치 패널의 분해 사시도를 나타낸 것이고, 도 2는 도 1의 A-A'를 따라서 절단한 단면도를 나타낸 것이다.

터치 패널은 패널부와 구동부로 구분될 수 있는데, 도 1 및 도 2는 패널부의 적층 구조를 도시한 것이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 터치 패널(100)은 제1 기재(10), 제1 전극(11), 탄성층(15), 제2 기재(20), 제2 전극(21), 접착층(25), 제3 기재(30), 및 제3 전극(31)을 포함할 수 있다.

상기 제1 기재(10)는 유리, 플라스틱을 포함할 수 있다. 상기 제1 기재(10)는 커버 윈도우 일 수 있으며, 이때 두께는 0.2mm 내지 2mm 일 수 있다. 상기 제1 기재(10)의 상부에는 제1 전극(11)이 배치될 수 있다. 본 실시예에는 제1 전극(11)의 제1 기재의 상부에 배치된 예를 도시하였지만, 제1 기재의 하부에 배치될 수도 있다. 특히, 제1 기재(10)가 커버 윈도우인 경우에 제1 전극(11)은 제1 기재(10)의 하부에 배치된다.

상기 제1 전극(11)은 제1 수신 전극(Rx1)일 수 있으며, 터치 패널에 가해지는 압력을 감지할 수 있다. 예를 들어, 손가락이나 스타일러스 펜을 통해 압력이 가해지면 제1 전극(11)과 제3 전극(31) 사이의 정전용량의 변화가 발생하므로 이를 감지하여 압력을 감지할 수 있다.

상기 제1 전극(11)은 금속과 같은 전도성 물질일 수 있으며 인쇄 공정을 통해 배치될 수 있다. 제1 전극(11)을 구체적으로 살펴보면, 구리, 알루미늄, 금, 은, 니켈, 주석, 아연 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택된 물질을 어느 하나 포함할 수 있다. 이는 기존의 인듐 주석 산화물(indium tin oxide, ITO)을 대체할 수 있는 물질로써 가격 면에서 유리하고, 간단한 공정으로 형성할 수 있다. 또한, 더욱 우수한 전기 전도도를 나타낼 수 있어 전극 특성을 향상할 수 있다. 또한, 상기 제1 전극(11)은 인듐 아연 산화물(indium zinc oxide), 구리 산화물(copper oxide), 주석 산화물(tin oxide), 아연 산화물(zinc oxide), 티타늄 산화물(titanium oxide) 등의 금속 산화물을 포함할 수 있다. 또한, 제1 전극(11)은 나노와이어, 감광성 나노와이어 필름, 탄소나노튜브(CNT), 그래핀(graphene), 전도성 폴리머 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 나노 와이어 또는 탄소나노튜브(CNT)와 같은 나노 합성체를 사용하는 경우 흑색으로 구성할 수도 있으며, 나노 파우더의 함량제어를 통해 전기전도도를 확보하면서 색과 반사율 제어가 가능한 장점이 있다. 또는 상기 제1전극(11)은 다양한 금속을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 전극(200)은 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 몰리브덴(Mo). 금(Au), 티타튬(Ti) 및 이들의 합금 중 적어도 하나의 금속을 포함할 수 있다.

상기 탄성층(15)은 제1 기재(10)와 제2 기재(20) 사이에 일정한 폭과 높이로 적층된다. 탄성층(15)은 일종의 유전체로 작용하면서 동시에 외부로부터 압력이 가해지면 모양에 변형된 후 다시 복원될 수 있다. 탄성층(15)의 소재로는 복원성 있게 탄성적으로 가변시킬 수 있는 소재와 형상이라면 특히 제한되지 아니한다. 예를 들어 폴리올레핀계, PVC계, 폴리스틸렌계, 폴리에스테르계, 폴리우레탄계, 폴리아미드계 , 실리콘 고무 등이 사용될 수 있다.

상기 제2 기재(20)는 유리, 플라스틱 또는 폴리머를 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제2 기재(20)는 폴리이미드(PI) 또는 폴리 에틸렌 테레프탈레이트(PET) 등의 폴리머를 포함할 수 있다. 상기 제2 기재(20) 상에는 제2 전극(21)이 배치될 수 있다.

상기 제2 전극(21)은 제2 수신전극(Rx2)으로 동작할 수 있으며, 손가락 또는 스타일러스 펜이 터치되는 위치를 감지할 수 있다. 손가락이나 스타일러스 펜에 의해 터치되면 터치된 지점에 정전용량의 변화가 생기므로 위치를 감지할 수 있다. 제2 전극(21)은 제1 전극(11)과 동일한 방향으로 배치될 수 있으며, 제1 전극과 마찬가지로 앞서 살펴본 다양한 소재가 사용될 수 있다.

이때, 상기 제2 전극(21)의 폭은 제1 전극(11)의 폭보다 좁을 수 있으며, 제1 전극(11)의 폭은 제2 전극(21)의 폭보다 대략 1.2배 이상일 수 있다.

제1 전극은 거리에 따른 정전용량 변화에 더욱 민감하게 반응하도록 하기 위해 선폭을 넓게 하는 것이 유리하다. 정전용량 변화를 감지하기 위한 최소한의 선폭은 100um 이상이어야 한다. 제2 전극은 터치되는 위치를 정확하게 파악하기 위해 제1 전극보다는 좁게 형성할 수 있다.

상기 접착층(25)은 제2 기재(20)와 제3 기재(30)를 접착한다. 이들 두 기재가 분리되지 않도록 견고하게 결속시키기 위한 수단으로서 접착제 등이 사용될 수 있다. 상기 접착층(25)은 UV 수지, 열경화 수지, 광학 필름 또는 광학 수지를 포함할 수 있다.

상기 제3 기재(30)는 제2 기재(20)와 마찬가지로 유리, 플라스틱, 또는 폴리머를 포함할 수 있다. 상기 제3 기재(30)는 터치 패널의 최상부 또는 최하부에 위치되는 프레임일 수 있다. 도면번호 32는 프레임의 일예를 나타낸 것이다.

상기 제3 전극(31)은 상기 제3 기재(30) 상에 배치되며 송신전극(Tx)으로 사용될 수 있다. 따라서 상기 제3 전극(31)은 상기 제1 전극(11) 및 제2 전극(21)과 직교하도록 배치될 수 있다. 제3 전극(31)의 소재 역시 앞서 살펴본 제1 전극(11)과 같은 다양한 소재가 사용될 수 있다.

즉, 제1 전극(11)과 제2 전극(21)은 수신전극(Rx)일 수 있으며, 제3 전극(31)은 송신전극일(Tx) 수 있다. 따라서, 제1 전극(11)과 제3 전극(31) 사이의 정전용량 변화에 의해 터치 패널에 가해지는 압력을 감지하고, 제2 전극(21)과 제3 전극(31) 사이의 정전용량 변화에 의해 터치에서 터치되는 위치를 감지할 수 있다.

제1 전극(11)은 제1 수신전극, 제2 전극(21)이 제2 수신전극, 제3 전극(31)은 송신전극인 경우, 제1 전극과 제3 전극 사이에는 제1 정전용량이 형성될 수 있고, 제2 전극과 제3 전극 사이에는 제2 정전용량이 형성될 수 있다. 상기 정전용량의 두 전극 사이에 상호 작용하는 상호 정전용량일 수 있다.

터치 패널에 입력수단이 근접하여 압력을 인가하여 터치하는 경우 제1 정전용량 및 제2 정전용량이 변화하게 된다. 이들 정전용량의 변화를 감지하여 터치되는 압력 및 위치를 감지할 수 있다. 제1 정전용량의 변화를 감지하여 터치 패널에 가해지는 압력을 감지하고 있고, 제2 정전용량의 변화를 감지하여 터치 패널의 가해지는 압력을 감지할 수 있다.

이때 제1 정전용량 변화값은 입력 도구 측으로 빠져나가는 전하에 의한 정전용량 변화값 및 탄성체의 거리 감소로 인한 정전용량 변화값을 포함할 수 있고, 제2 정전용량 변화값은 입력도구 측으로 빠져나가는 전항에 의한 변화값을 포함할 수 있다.

상기 제1 전극(11), 제2 전극(21), 및 제3 전극(31)의 두께는 5um 이하일 수 있다.

이때 제1 전극(11)과 제2 전극(21)은 시분할 구동될 수 있다. 즉, 제 1, 2 전극이 동시에 구동되는 것이 아니라 제1 전극(11)이 구동된 후 소정 시간 간격을 두고 제2 전극이 구동된다. 시분할 간격은 4ms 내지 12.7ms 범위일 수 있다. 시분할 간격이 4ms 이하이면 제1 전극 및 제2 전극의 정전용량 변화 측정에 필요한 정도의 정전용량이 형성되지 않을 수 있다. 또한 시분할 간격이 12.7ms를 초과하면 다른 기기와신호의 동기화가 어려울 수 있다. 터치 패널(100)는 제1 전극(11)이 구동될 때에는 터치 패널에 가해지는 압력을 감지하고, 제2 전극(21)이 구동될 때에는 터치 위치를 감지할 수 있다.

도 3는 본 발명의 제2 실시예에 따른 터치 패널의 분해 사시도를 나타낸 것이고, 도 4는 도 3의 B-B'를 따라서 절단한 단면도를 나타낸 것이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 터치 패널(200)은 제1 기재(10), 제1 전극(11), 탄성층(15), 제2 기재(20), 제2 전극(21), 접착층(25), 제3 기재(30), 및 제3 전극(31)을 포함할 수 있다.

제2 실시예에 따른 터치 패널에서, 기재들(10, 20, 30) 및 전극들(11, 21, 31)의 소재 및 동작은 제1 실시예와 동일하고, 다만 제3 전극(31)의 배치가 제1 실시예와 상이하다.

제2 실시예에서는 제3 전극(31)은 제2 기재(20)에 배치될 수 있다.

구체적으로 살펴보면, 상기 제1 기재(10)는 유리, 플라스틱을 포함할 수 있다. 상기 제1 기재(10)는 커버 윈도우 일 수 있으며, 이때 두께는 0.2mm 내지 2mm 일 수 있다. 상기 제1 기재(10)의 상부에는 제1 전극(11)이 배치될 수 있다. 본 실시예에는 제1 전극(11)의 제1 기재의 상부에 배치된 예를 도시하였지만, 제1 기재의 하부에 배치될 수도 있다. 특히, 제1 기재(10)가 커버 윈도우인 경우에 제1 전극(11)은 제1 기재(10)의 하부에 배치된다.

상기 제1 전극(11)은 수신 전극(Rx)일 수 있으며, 터치 패널에 가해지는 압력을 감지할 수 있다. 예를 들어, 손가락이나 스타일러스 펜을 통해 압력이 가해지면 제1 전극(11)과 제3 전극(31) 사이의 정전용량의 변화가 발생하므로 이를 감지하여 압력을 감지할 수 있다.

상기 제1 전극(11)은 금속과 같은 전도성 물질일 수 있으며 인쇄 공정을 통해 배치될 수 있다. 제1 전극(11)을 구체적으로 살펴보면, 구리, 알루미늄, 금, 은, 니켈, 주석, 아연 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택된 물질을 어느 하나 포함할 수 있다. 이는 기존의 인듐 주석 산화물(indium tin oxide, ITO)을 대체할 수 있는 물질로써 가격 면에서 유리하고, 간단한 공정으로 형성할 수 있다. 또한, 더욱 우수한 전기 전도도를 나타낼 수 있어 전극 특성을 향상할 수 있다.

상기 제2 기재(20)는 유리, 플라스틱 또는 폴리머를 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제2 기재(20)는 폴리이미드(PI) 또는 폴리 에틸렌 테레프탈레이트(PET) 등의 폴리머를 포함할 수 있다. 상기 제2 기재(20) 상면에는 제2 전극(21)이 배치될 수 있다.

상기 제2 전극(21)는 수신전극(Rx)으로 동작할 수 있으며, 손가락 또는 스타일러스 펜이 터치되는 위치를 감지할 수 있다. 손가락이나 스타일러스 펜에 의해 터치되면 터치된 지점에 정전용량의 변화가 생기므로 위치를 감지할 수 있다.

그리고 상기 제2기재(20)의 하면에는 제3 전극(31)이 배치될 수 있다. 상기 제3 전극(31)은 제1 전극(11) 및 제2전극(31)과 직교하도록 배치될 수 있으며, 송신전극(Tx)으로 사용될 수 있다.

상기 제2 전극(21)은 제1 전극(11)과 동일한 재질일 수 있다. 상기 제3 전극(31)은 송신전극(Tx)으로 사용될 수 있다.

즉, 제1 전극(11)과 제2 전극(21)은 수신전극(Rx)일 수 있으며, 제3 전극(31)은 송신전극일 수 있다. 따라서, 제1 전극(11)과 제3 전극(31) 사이의 정전용량 변화에 의해 터치 패널에 가해지는 압력을 감지하고, 제2 전극(21)과 제3 전극(31) 사이의 정전용량 변화에 의해 터치에서 터치되는 위치를 감지할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널의 블럭도를 나타낸 것이다.

도 5를 참조하면 터치 패널은 패널부(1)와 구동부(2)로 구분될 수 있다.

패널부(1)는 도 1 내지 도 4에서 살펴본 부분으로 다수의 기재와 전극을 포함할 수 있다.

상기 전극은 송신전극(Tx)와 수신전극(Rx)을 포함하며, 송신전극(Tx)과 수신전극(Rx)은 서로 교차하면서 셀을 형성한다. 상기 수신전극(Rx)는 제1 수신전극(Rx1)과 제2 수신전극(Rx2)을 포함할 수 있다. 이때 상기 제1 수신전극(Rx1)은 제2 수신전극(Rx2)보다 상부에 배치되고, 제1 수신전극(Rx1)과 제2 수신전극(Rx2) 사이에는 탄성층이 배치될 수 있다. 상기 제1 수신전극(Rx1)은 앞서 도 1 내지 도 4에서 살펴본 제1 전극(11)일 수 있고, 상기 제2 수신전극(Rx2)은 제2 전극(21)일 수 있다.

상기 패널부(1)가 손가락 또는 스타일러스펜으로 터치되면 송신전극(Tx)와 수신전극(Rx) 사이에 정전용량값이 변화하게 되고, 정전용량값은 구동부(2)로 전달된다.

상기 구동부(2)는 송신전극(Tx)과 수신전극(Rx)을 구동하고, 송신전극(Tx)과 수신전극(Rx) 사이의 정전용량값을 수신하여 터치되는 영역 및 압력의 세기를 감지할 수 있다. 구동부(2)는 제1 수신전극(Rx1)과 제2 수신전극(Rx2)을 시분할하여 구동하고, 시분할 간격은 4ms 내지 12.7ms 일수 있다. 즉, 제1 수신전극(Rx1)이 구동되는 동안 제2 수신전극(Rx2)는 구동되지 않고, 제2 수신전극(Rx2)이 구동되는 동안 제1 수신전극(Rx1)은 구동되지 않는다.

상기 구동부(1)는 제1 수신전극(Rx1)과 송신전극(Tx) 사이의 정전용량 변화량을 산출하여 터치 패널에 가해지는 압력을 감지하고, 제2 수신전극(Rx2)과 송신전극(Tx) 사이의 정전용량 변화량을 산출하여 터치 패널의 터치되는 영역을 감지할 수 있다. 즉, 제1 전극(11)과 제3전극(31) 사이의 제1 정전용량 변화량을 산출하여 터치 패널에 가해지는 압력을 감지하고, 제2 전극(21)과 제3 전극(31) 사이의 제2 정전용량 변화량을 측정하여 터치 패널에서 터치되는 위치를 감지할 수 있다.

이때 제1 정전용량 변화량과 제2 정전용량 변화량의 차이를 이용하는 경우, 압력에 의한 변화량을 보다 정확하게 측정할 수 있다. 즉, 구동부(1)는 제1 정전용량 변화량에서 제2 정전용량 변화량을 차감하여 터치 패널에 가해지는 압력을 보다 정확하게 감지할 수 있다.

구체적으로 살펴보면, 각각의 입력도구는 그 전기적 특성이 다를 수 있다. 예를 들어, 각 개인의 신체적 특성이 다르므로, 압력을 동반한 터치 인가 시, 제1 전극 및 제2 전극에서 빠져나가는 전하에 의한 정전용량 변화 값이 상이할 수 있다. 따라서 제2 정전용량 변화 값이 포함하고 있는 입력 도구로 빠져나가는 전하에 의한 정전용량 변화값에 대응하는 제1 정전용량 변화값을 제거하는 경우, 보다 정확하게 탄성체의 두께 변화에 의한 정전용량 값을 측정할 수 있다. 이러한 과정을 거치면, 입력도구의 전기적 특성을 무시하고, 정확한 압력 크기를 인식할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 시분할 예를 나타낸 그래프이다.

도 6을 참조하면, 제1 구간(T1) 동안은 제1 전극(11)이 구동되어 터치를 감지할 수 있고, 제2 구간(T2) 동안은 제2 전극(21)이 구동되어 압력을 감지할 수 있다.

시분할을 적용하는 경우, 시간이 지남에 따라 주기를 가지고 제1 구간 및 제2 구간이 교대로 반복될 수 있다. 하나의 시분할 주기는 제1 구간 및 제2 구간을 포함할 수 있으며, 제1 구간에서는 제1 전극(11)의 정전용량 변화를 인식할 수 있고, 제2 전극(21)의 정전용량 변화를 인식하지 않을 수 있다. 반대로, 제2 구간에서는 제2 전극(21)의 정전용량 변화를 인식할 수 있고, 제1 전극(11)의 정전용량 변화를 인식하지 않을 수 있다.

시분할 주기 이상의 시간 동안 터치 패널이 동작하면, 제1 구간(T1)과 제 2구간(T2)이 교대로 반복되면서 제1 전극(11)과 제2 전극(21)의 정전용량 변화를 교대로 측정할 수 있다. 상기와 같이 시분할을 적용하는 경우, 수신 전극의 역할을 하는 제1 전극(11)과 제2 전극(21)간에 간섭으로 발생하는 정전용량 변화 값에 의한 오차를 제거할 수 있어, 보다 정확하게 정전용량 변화 값을 측정할 수 있다.

따라서 제1 전극(11)은 터치만을 감지하고 제2 전극(21)은 압력만을 감지함으로써 터치 감도 및 압력 감도를 높일 수 있다.

도 7은 압력과 정전용량과의 관계를 나타낸 그래프이다.

도 7을 참조하면, 패널부(1)에 터치되는 압력이 강할수록 제1 수신전극(Rx1)과 제2 수신전극(Rx2) 사이의 간격(gap)이 작아지므로 정전용량이 커지게 되고, 구동부(2)는 정전용량값을 수신하여 터치 감도 및 압력의 세기를 감지할 수 있다.

상기와 같은 구조 및 시분할 구동에 의해, 터치 패널이 터치되는 위치 및 압력의 강도를 동시에 감지할 수 있다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

10 : 제1 기재 11 : 제1 전극
20 : 제2 기재 21 : 제2 전극
30 : 제3 전극 31 : 제3 전극
15 : 탄성층 25 : 접착층
32 : 프레임

Claims

제 1 기재;
상기 제 1 기재의 일면에 배치되는 제 1 전극;
상기 제 1 기재 상에 배치되는 탄성층;
상기 탄성층 상에 배치되는 제 2 기재; 및
상기 제 2 기재의 일면에 배치되는 제 2 전극;
상기 제 2 기재의 상에 배치되는 제 3 기재;
상기 제 3 기재의 일면에 배치되는 제 3 전극;을 포함하고,
상기 제 1 전극, 상기 제 2 전극 및 상기 제 3 전극은 구동부에 의해 제어되며,
상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극은 상기 구동부에 의해 시분할되어 반복하여 교대로 구동되는 터치 패널.
제 1 기재;
상기 제 1 기재의 일면에 배치되는 제 1 전극;
상기 제 1 기재 상에 배치되는 탄성층;
상기 탄성층 상에 배치되는 제 2 기재; 및
상기 제 2 기재의 일면에 배치되는 제 2 전극;
상기 제 2 기재의 일면과 반대되는 타면에 배치되는 제 3 전극;을 포함하고,
상기 제 1 전극, 상기 제 2 전극 및 상기 제 3 전극은 구동부에 의해 제어되며,
상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극은 상기 구동부에 의해 시분할되어 반복하여 교대로 구동되는 터치 패널.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 전극 및 제2 전극은 수신 전극이고,
상기 제3 전극은 송신 전극인 터치 패널.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 전극의 선폭은 상기 제2 전극의 선폭보다 넓게 배치되는 터치 패널.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 구동부는 상기 제1전극과 제3전극 사이의 정전용량 변화량을 산출하여 터치 패널에 가해지는 압력의 세기를 감지하는 터치 패널.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 구동부는 상기 제2 전극과 제3전극의 사이의 정전용량 변화량을 산출하여 터치 패널의 터치되는 위치를 감지하는 터치 패널.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 구동부는,
상기 제1 전극과 제3 전극 사이의 정전용량 변화량과 상기 제2 전극과 제3 전극 사이의 정전용량 용량 변화량의 차이값을 산출하여 상기 터치 패널에 가해지는 압력을 감지하는 터치 패널.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 구동부는 상기 제1 전극과 제2 전극을 4ms 내지 12.7ms 간격으로 구동하는 터치 패널.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 구동부는,
상기 제1 전극을 제1 구간 동안 구동하고, 상기 제2 전극을 제2 구간 동안 구동하고,
상기 제1 구간 동안에는 상기 제2 전극이 구동되지 않도록 하고, 상기 제2 구간 동안에는 상기 제1 전극이 구동되지 않도록 하는 터치 패널.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 기재는 터치 패널의 최상부에 배치되는 터치 윈도우이고,
상기 제1 전극은 제1 기재의 하면에 배치되는 터치 패널.
제1항에 있어서,
상기 제3 기재는 상기 터치 패널을 감싸는 프레임인 터치 패널.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제2 전극은 상기 제1 전극과 나란하고,
상기 제3 전극은 상기 제1 전극과 교차하는 터치 패널.